Ժամանակակից ճշգրիտ համակարգերի կառավարման խնդիրները լուծելու համար ավելի ու ավելի է օգտագործվում առանց խոզանակների շարժիչը: Սա բնութագրվում է նման սարքերի մեծ առավելությամբ, ինչպես նաև միկրոէլեկտրոնիկայի հաշվողական հնարավորությունների ակտիվ ձևավորմամբ։ Ինչպես գիտեք, նրանք կարող են ապահովել երկար պտտման խտություն և էներգիայի արդյունավետություն՝ համեմատած այլ տեսակի շարժիչների հետ:
Առանց խոզանակի շարժիչի սխեման
Շարժիչը բաղկացած է հետևյալ մասերից.
1. Գործի հետևի մաս:
2. Ստատոր.
3. առանցքակալ.
4. Մագնիսական սկավառակ (ռոտոր).
5. առանցքակալ.
6. Ոլորված ստատոր.7. Գործի առջև։
Առանց խոզանակ շարժիչը կապ ունի ստատորի և ռոտորի բազմաֆազ ոլորման միջև: Նրանք ունեն մշտական մագնիսներ և ներկառուցված դիրքի սենսոր: Սարքի միացումն իրականացվում է փականի փոխարկիչի միջոցով, ինչի արդյունքում այն ստացել է նման անվանում։
Առանց խոզանակի շարժիչի շղթան բաղկացած է հետևի կափարիչից և սենսորների տպագիր տպատախտակից, առանցքակալի թևից, լիսեռից ևառանցքակալ, ռոտորային մագնիսներ, մեկուսիչ օղակ, ոլորուն, Belleville զսպանակ, spacer, Hall սենսոր, մեկուսացում, պատյան և լարեր:
ոլորունները «աստղով» միացնելու դեպքում սարքն ունի մեծ հաստատուն մոմենտներ, ուստի այս հավաքույթն օգտագործվում է առանցքները կառավարելու համար։ Պտուտակները «եռանկյունով» ամրացնելու դեպքում դրանք կարող են օգտագործվել մեծ արագությամբ աշխատելու համար։ Ամենից հաճախ բևեռների զույգերի թիվը հաշվարկվում է ռոտորային մագնիսների քանակով, որոնք օգնում են որոշել էլեկտրական և մեխանիկական պտույտների հարաբերակցությունը:
Ստատորը կարող է պատրաստվել առանց երկաթի կամ երկաթյա միջուկով: Օգտագործելով նման ձևավորումներ առաջին տարբերակով, հնարավոր է ապահովել, որ ռոտորային մագնիսները չեն ձգվում, բայց միևնույն ակնթարթում շարժիչի արդյունավետությունը նվազում է 20%-ով՝ մշտական պտտման արժեքի նվազման պատճառով։
Դիագրամից երևում է, որ ստատորում հոսանք է առաջանում ոլորուններում, իսկ ռոտորում՝ բարձր էներգիայի մշտական մագնիսների օգնությամբ։
Նշաններ՝ - VT1-VT7 - տրանզիստորային հաղորդակցիչներ; - A, B, C - ոլորման փուլեր;
- M - շարժիչի ոլորող մոմենտ;
- DR - ռոտորի դիրքի ցուցիչ; - U – շարժիչի մատակարարման լարման կարգավորիչ;
- S (հարավ), N (հյուսիս) – մագնիսական ուղղություն;
- UZ – հաճախականության փոխարկիչ;
- BR – արագություն սենսոր;
- VD – zener դիոդ;
- L-ն ինդուկտոր է:
Շարժիչի դիագրամը ցույց է տալիս, որ ռոտորի հիմնական առավելություններից մեկը, որում տեղադրված են մշտական մագնիսներ, տրամագծի կրճատումն է։և, հետևաբար, իներցիայի պահի նվազում։ Նման սարքերը կարող են տեղադրվել սարքի մեջ կամ տեղակայվել դրա մակերեսին: Այս ցուցանիշի նվազումը շատ հաճախ հանգեցնում է բուն շարժիչի իներցիայի պահի մնացորդի և դրա լիսեռին բերված բեռի փոքր արժեքների, ինչը բարդացնում է շարժիչի աշխատանքը: Այդ պատճառով արտադրողները կարող են առաջարկել ստանդարտ և 2-4 անգամ ավելի բարձր իներցիայի պահ։
Աշխատանքի սկզբունքներ
Այսօր շատ տարածված է դառնում առանց խոզանակների շարժիչը, որի շահագործման սկզբունքը հիմնված է այն փաստի վրա, որ սարքի կարգավորիչը սկսում է միացնել ստատորի ոլորունները: Դրա շնորհիվ մագնիսական դաշտի վեկտորը միշտ մնում է շեղված ռոտորի նկատմամբ 900 (-900) անկյան տակ։ Կարգավորիչը նախատեսված է կառավարելու հոսանքը, որը շարժվում է շարժիչի ոլորունների միջով, ներառյալ ստատորի մագնիսական դաշտի մեծությունը: Հետեւաբար, հնարավոր է հարմարեցնել այն պահը, որը գործում է սարքի վրա: Վեկտորների միջև անկյան ցուցիչը կարող է որոշել պտտման ուղղությունը, որը գործում է դրա վրա:
Պետք է հաշվի առնել, որ խոսքը էլեկտրական աստիճանների մասին է (դրանք շատ ավելի փոքր են, քան երկրաչափականները)։ Օրինակ, վերցնենք ռոտորով առանց խոզանակի շարժիչի հաշվարկը, որն ունի 3 զույգ բևեռ։ Ապա դրա օպտիմալ անկյունը կլինի 900/3=300։ Այս զույգերը նախատեսում են անջատիչ ոլորունների 6 փուլ, այնուհետև պարզվում է, որ ստատորի վեկտորը կարող է շարժվել 600 ցատկերով: Այստեղից կարելի է տեսնել, որ վեկտորների միջև իրական անկյունը անպայմանորեն տատանվելու է 600-ից մինչև1200՝ սկսած ռոտորի պտույտից։
Փականային շարժիչը, որի աշխատանքի սկզբունքը հիմնված է անջատիչ փուլերի պտույտի վրա, որի շնորհիվ գրգռման հոսքը պահպանվում է խարիսխի համեմատաբար մշտական շարժմամբ, այն բանից հետո, երբ դրանց փոխազդեցությունը սկսում է ձևավորել պտտվող պահը. Նա շտապում է պտտել ռոտորն այնպես, որ գրգռման և արմատուրայի բոլոր հոսքերը համընկնեն միասին: Բայց իր հերթին, սենսորը սկսում է փոխել ոլորունները, և հոսքը տեղափոխվում է հաջորդ քայլ: Այս պահին ստացված վեկտորը կշարժվի, բայց կմնա ամբողջովին անշարժ ռոտորի հոսքի համեմատ, ինչը ի վերջո կստեղծի լիսեռի ոլորող մոմենտ:
Օգուտներ
Օգտագործելով առանց խոզանակների շարժիչը աշխատանքում, մենք կարող ենք նշել դրա առավելությունները.
- արագությունը փոփոխելու համար լայն շրջանակ օգտագործելու հնարավորություն;
- բարձր դինամիկա և կատարողականություն;
- առավելագույն դիրքավորման ճշգրտություն;
- պահպանման ցածր ծախսեր;
- սարքը կարող է վերագրվել պայթյունակայուն օբյեկտներին;
- ունի պտտման պահին մեծ ծանրաբեռնվածությանը դիմանալու ունակություն;
- բարձր արդյունավետություն, որն ավելի քան 90% է;
- կան սահող էլեկտրոնային կոնտակտներ, որոնք զգալիորեն մեծացնում են աշխատանքային կյանքը և ծառայության ժամկետը;
- երկարատև շահագործման ընթացքում էլեկտրական շարժիչի գերտաքացում չկա:
Թերություններ
Չնայած առավելությունների մեծ քանակին, առանց խոզանակի շարժիչը շահագործման մեջ ունի նաև թերություններ.
- շարժիչի բավականին բարդ կառավարում;- համեմատաբարսարքի բարձր գինը՝ պայմանավորված դրա դիզայնում ռոտորի կիրառմամբ, որն ունի թանկարժեք մշտական մագնիսներ։
Դժկամության շարժիչ
Փականի դժկամության շարժիչը սարք է, որում ապահովվում է անջատիչ մագնիսական դիմադրություն: Դրանում էներգիայի փոխակերպումը տեղի է ունենում ոլորունների ինդուկտիվության փոփոխության պատճառով, որոնք գտնվում են արտահայտված ստատոր ատամների վրա, երբ շարժվում է ատամնավոր մագնիսական ռոտորը։ Սարքը էներգիա է ստանում էլեկտրական փոխարկիչից, որը հերթափոխով փոխում է շարժիչի ոլորունները՝ ըստ ռոտորի շարժման խստությամբ։
Փոխարկվող դժկամությամբ շարժիչը բարդ բարդ համակարգ է, որտեղ տարբեր ֆիզիկական բնույթի բաղադրիչներ աշխատում են միասին: Նման սարքերի հաջող նախագծումը պահանջում է հաստոցների և մեխանիկական դիզայնի, ինչպես նաև էլեկտրոնիկայի, էլեկտրամեխանիկայի և միկրոպրոցեսորային տեխնոլոգիայի խորը գիտելիքներ:
Ժամանակակից սարքը գործում է որպես էլեկտրական շարժիչ, որը գործում է էլեկտրոնային փոխարկիչի հետ համատեղ, որն արտադրվում է ինտեգրված տեխնոլոգիայով՝ օգտագործելով միկրոպրոցեսոր: Այն թույլ է տալիս կատարել բարձրորակ շարժիչի կառավարում էներգիայի վերամշակման լավագույն կատարմամբ:
Շարժիչի հատկություններ
Նման սարքերն ունեն բարձր դինամիկա, բարձր ծանրաբեռնվածության հզորություն և ճշգրիտ դիրքավորում: Քանի որ շարժական մասեր չկան,դրանց օգտագործումը հնարավոր է պայթուցիկ ագրեսիվ միջավայրում: Նման շարժիչները կոչվում են նաև առանց խոզանակի շարժիչներ, դրանց հիմնական առավելությունը, համեմատած կոլեկտորային շարժիչների հետ, արագությունն է, որը կախված է բեռնման ոլորող մոմենտի մատակարարման լարումից։ Բացի այդ, մեկ այլ կարևոր հատկություն է շփումները փոխող քերվող և քսվող տարրերի բացակայությունը, ինչը մեծացնում է սարքի օգտագործման ռեսուրսը:
BLDC շարժիչներ
Բոլոր DC շարժիչները կարելի է անվանել առանց խոզանակների: Նրանք աշխատում են ուղղակի հոսանքի վրա: Խոզանակի հավաքումը նախատեսված է ռոտորի և ստատորի սխեմաների էլեկտրական համատեղման համար: Նման հատվածը ամենախոցելին է և բավականին դժվար է սպասարկել ու վերանորոգել։
BLDC շարժիչը գործում է նույն սկզբունքով, ինչ այս տեսակի բոլոր համաժամանակյա սարքերը: Այն փակ համակարգ է՝ ներառյալ հոսանքի կիսահաղորդչային փոխարկիչը, ռոտորի դիրքի սենսորը և կոորդինատորը:
AC շարժիչներ
Այս սարքերն իրենց էներգիան ստանում են AC ցանցից: Ռոտորի պտտման արագությունը և ստատորի մագնիսական ուժի առաջին ներդաշնակության շարժումը լիովին համընկնում են: Շարժիչների այս ենթատեսակը կարող է օգտագործվել բարձր հզորությամբ: Այս խումբը ներառում է քայլ և ռեակտիվ փական սարքեր: Քայլող սարքերի տարբերակիչ առանձնահատկությունն այն է, որ ռոտորի դիսկրետ անկյունային տեղաշարժն է իր աշխատանքի ընթացքում: Ոլորունների էլեկտրամատակարարումը ձևավորվում է կիսահաղորդչային բաղադրիչների միջոցով: Փականի շարժիչը կառավարվում էռոտորի հաջորդական տեղաշարժը, որը ստեղծում է նրա հզորության անցումը մի ոլորունից մյուսը: Այս սարքը կարելի է բաժանել մեկ, եռաֆազ և բազմաֆազի, որոնցից առաջինը կարող է պարունակել մեկնարկային ոլորուն կամ փուլափոխման միացում, ինչպես նաև գործարկվել ձեռքով։
Սինխրոն շարժիչի աշխատանքի սկզբունքը
Փականի համաժամանակյա շարժիչը գործում է ռոտորի և ստատորի մագնիսական դաշտերի փոխազդեցության հիման վրա: Սխեմատիկորեն պտտման ժամանակ մագնիսական դաշտը կարող է ներկայացվել նույն մագնիսների պլյուսներով, որոնք շարժվում են ստատորի մագնիսական դաշտի արագությամբ։ Ռոտորային դաշտը կարող է նաև պատկերվել որպես մշտական մագնիս, որը սինխրոն պտտվում է ստատորի դաշտի հետ: Արտաքին ոլորող մոմենտ չունենալու դեպքում, որը կիրառվում է ապարատի լիսեռի վրա, առանցքները լիովին համընկնում են: Ներգրավման գործող ուժերն անցնում են բևեռների ամբողջ առանցքով և կարող են փոխհատուցել միմյանց։ Նրանց միջև անկյունը զրոյական է։
Եթե արգելակման ոլորող մոմենտը կիրառվում է մեքենայի լիսեռի վրա, ռոտորը ուշացումով շարժվում է դեպի կողմը: Դրա շնորհիվ գրավիչ ուժերը բաժանվում են բաղադրիչների, որոնք ուղղված են դրական ցուցանիշների առանցքի երկայնքով և բևեռների առանցքին ուղղահայաց։ Եթե կիրառվի արտաքին մոմենտը, որը առաջացնում է արագացում, այսինքն՝ այն սկսում է գործել լիսեռի պտտման ուղղությամբ, դաշտերի փոխազդեցության պատկերն ամբողջությամբ կփոխվի հակառակը։ Անկյունային տեղաշարժի ուղղությունը սկսում է փոխակերպվել հակառակը, և դրա հետ կապված փոխվում է շոշափող ուժերի ուղղությունը ևէլեկտրամագնիսական պահ: Այս սցենարում շարժիչը դառնում է արգելակ, իսկ սարքը աշխատում է որպես գեներատոր, որը լիսեռին մատակարարվող մեխանիկական էներգիան վերածում է էլեկտրական էներգիայի։ Այնուհետև այն վերահղվում է ստատորին սնուցող ցանց։
Երբ չկա արտաքին, ընդգծված բևեռային պահը կսկսի ընդունել այնպիսի դիրք, որում ստատորի մագնիսական դաշտի բևեռների առանցքը կհամընկնի երկայնականի հետ: Այս տեղադրումը կհամապատասխանի ստատորի հոսքի նվազագույն դիմադրությանը:
Եթե արգելակման ոլորող մոմենտը կիրառվի մեքենայի լիսեռի վրա, ռոտորը կշեղվի, մինչդեռ ստատորի մագնիսական դաշտը կդեֆորմացվի, քանի որ հոսքը ձգտում է փակվել նվազագույն դիմադրության դեպքում: Այն որոշելու համար անհրաժեշտ են ուժի գծեր, որոնց ուղղությունը յուրաքանչյուր կետում կհամապատասխանի ուժի շարժմանը, ուստի դաշտի փոփոխությունը կհանգեցնի շոշափող փոխազդեցության առաջացմանը։
Հաշվի առնելով այս բոլոր պրոցեսները համաժամանակյա շարժիչներում՝ մենք կարող ենք բացահայտել տարբեր մեքենաների հետադարձելիության ցուցադրական սկզբունքը, այսինքն՝ ցանկացած էլեկտրական ապարատի փոխակերպվող էներգիայի ուղղությունը հակառակը փոխելու կարողությունը։
Մշտական մագնիս առանց խոզանակի շարժիչներ
Մշտական մագնիսական շարժիչը օգտագործվում է լուրջ պաշտպանական և արդյունաբերական ծրագրերի համար, քանի որ նման սարքն ունի մեծ էներգիայի պաշար և արդյունավետություն:
Այս սարքերը առավել հաճախ օգտագործվում են այն ոլորտներում, որտեղ համեմատաբար ցածր էներգիայի սպառում ևփոքր չափսեր. Նրանք կարող են ունենալ տարբեր չափսեր՝ առանց տեխնոլոգիական սահմանափակումների։ Ընդ որում, խոշոր սարքերը լիովին նոր չեն, դրանք ամենից հաճախ արտադրվում են ընկերությունների կողմից, որոնք փորձում են հաղթահարել տնտեսական դժվարությունները, որոնք սահմանափակում են այդ սարքերի տեսականին: Նրանք ունեն իրենց առավելությունները, որոնց թվում են բարձր արդյունավետությունը ռոտորի կորուստների և հզորության բարձր խտության պատճառով: Առանց խոզանակների շարժիչները կառավարելու համար ձեզ անհրաժեշտ է փոփոխական հաճախականության շարժիչ:
Ծախսերի և օգուտների վերլուծությունը ցույց է տալիս, որ մշտական մագնիսական սարքերը շատ ավելի նախընտրելի են, քան այլ այլընտրանքային տեխնոլոգիաները: Ամենից հաճախ դրանք օգտագործվում են ծովային շարժիչների շահագործման բավականին ծանր գրաֆիկով արդյունաբերություններում, ռազմական և պաշտպանական արդյունաբերություններում և այլ ստորաբաժանումներում, որոնց թիվը անընդհատ աճում է։
ռակտիվ շարժիչ
Միացված դժկամությամբ շարժիչն աշխատում է երկփուլ ոլորունների միջոցով, որոնք տեղադրված են տրամագծորեն հակառակ ստատորի բևեռների շուրջ: Էներգամատակարարումը շարժվում է դեպի ռոտոր՝ ըստ բևեռների։ Այսպիսով, նրա ընդդիմությունն ամբողջությամբ հասցվում է նվազագույնի։
Ձեռագործ DC շարժիչը ապահովում է շարժման բարձր արդյունավետ արագություն՝ օպտիմիզացված մագնիսականությամբ՝ հետընթաց աշխատելու համար: Ռոտորի գտնվելու վայրի մասին տեղեկատվությունը օգտագործվում է լարման մատակարարման փուլերը վերահսկելու համար, քանի որ դա օպտիմալ է շարունակական և հարթ ոլորող մոմենտ ստեղծելու համար:ոլորող մոմենտ և բարձր արդյունավետություն:
Ազդանշանները, որոնք արտադրվում են ռեակտիվ շարժիչի կողմից, դրվում են ինդուկտիվության անկյունային չհագեցած փուլի վրա: Բևեռի նվազագույն դիմադրությունը լիովին համապատասխանում է սարքի առավելագույն ինդուկտիվությանը:
Դրական պահ կարելի է ձեռք բերել միայն անկյուններում, երբ ցուցանիշները դրական են: Ցածր արագությունների դեպքում ֆազային հոսանքը պետք է անպայմանորեն սահմանափակվի, որպեսզի էլեկտրոնիկան պաշտպանվի բարձր վոլտ-վայրկյաններից:Փոխակերպման մեխանիզմը կարելի է պատկերել ռեակտիվ էներգիայի գծով: Էլեկտրաէներգիայի ոլորտը բնութագրում է այն հզորությունը, որը վերածվում է մեխանիկական էներգիայի։ Հանկարծակի անջատման դեպքում ավելորդ կամ մնացորդային ուժը վերադառնում է ստատորին: Սարքի աշխատանքի վրա մագնիսական դաշտի ազդեցության նվազագույն ցուցանիշները նրա հիմնական տարբերությունն են նմանատիպ սարքերից։
